Фотоакустична томографія для швидкої візуалізації пухлинної тканини
Рак грудей - тип раку, що найбільш часто зустрічається у жінок. Щорічно у світі ним захворює 1 250 000 - 1 300 000 чоловік, помирає 400 000 - 500 000. Якщо рак діагностується на ранній стадії і пухлина невелика, можливе проведення органозберігаючої операції, при якій груди не видаляють повністю, а .
Однак в даний час не існує надійного способу прямо під час операції простежити, чи всі ракові тканини були успішно видалені. Кращі методи аналізу займають значний час — кілька днів, надто довго для того, щоб хірург, що проводить операцію, міг прийняти їх результати до уваги. В результаті близько чверті жінок, які перенесли операцію лампектомії, лягають на операційний стіл вдруге, бо частина пухлини залишилася на місці.
Дослідники зі Школи медицини Університету Вашингтона (Washington University School of Medicine) у Сент-Луїсі та Каліфорнійського технологічного інституту (California Institute of Technology) повідомляють про початок розробки технології сканування та візуалізації зразка пухлини, придатної для того, щоб у реальному часі. чи повністю видалена пухлина.
Зараз нова технологія, яка називається фотоакустичною томографією, працює швидше, ніж стандартні методи аналізу, але все ще недостатньо швидко, щоб використовувати її під час операції.
Робота не закінчена, наукова група працює над удосконаленням технології, щоб скоротити час, необхідний для сканування зразка, до 10 хвилин. Тоді метод можна використовувати під час операцій. Сучасний загальноприйнятий метод аналізу тканин розроблений у середині ХХ століття. Він заснований на фарбуванні зразків тканини, це допомагає розпізнати хворі та здорові клітини.
Існують інші методи.
При видаленні великих пухлин лікарі використовують інтраопераційне гістологічне експрес-дослідження — після того, як пухлину вилучено, її заморожують, фіксують зразок у гелеподібній речовині (поліетиленгліколь та полівініл-етанол). Зразок пухлини стає міцним і можна нарізати. Отримані зрізи переносяться на скло та забарвлюються для патогістологічного аналізу. Підготовча процедура триває близько 10 хвилин. Для аналізу препарату здебільшого достатньо 5-7 хвилин. Таким чином, під час оперативного втручання хірург може отримати попередній висновок про гістологічну будову віддаленого зразка протягом 12-16 хв.
Але цей метод погано працює з жировою тканиною, а її багато в молочній залозі, тому хірург закінчує лампектомію молочної залози, не знаючи напевно, наскільки успішною була операція.
В даний час видалену з грудей пухлину вивчають під мікроскопом, і результати потрапляють до хірурга лише через кілька днів.
Як працює новий метод? У розробці використовується явище, відоме як фотоакустичний ефект. Коли короткий імпульс світла потрапляє на матеріал, останній нагрівається і розширюється, що виробляє звукові хвилі, які можна виявити і використовуватиме побудови зображення.
Дослідники перевірили працездатність технології, скануючи зрізи пухлин, одержаних від трьох хворих. Для контролю зразки були вивчені традиційними методами.
Зображення, отримане фотоакустичним способом, подібно до забарвленого зразка за всіма ключовими параметрами. Архітектура тканини та субклітинні деталі, такі як розміри ядер, чітко видно. Таким чином, якщо технологія увійде в практику, лікарям непотрібно змінювати підхід до аналізу отриманих зображень.
Залишилося досягти скорочення часу сканування.
«Ми очікуємо, що процес буде прискорено, — каже Ван. — У цьому дослідженні ми мали лише один канал для випромінювання світла. Якщо ви маєте кілька каналів, ви можете сканувати паралельно, це скоротить час візуалізації. Ще один спосіб прискорити його – стріляти лазером швидше. Кожен лазерний імпульс дає одну точку даних. Прискорення пульсації означає швидший збір даних».
«Якось ми зможемо взяти зразок тканини прямо у пацієнта, помістити його в машину в операційній і за хвилини зрозуміти, чи видалили ми всю пухлину, чи ні, — робить висновок Афт. - Це наша мета».